研究内容

Research

材料組織高精度予測によるマテリアルDXの実現を目的とし,実験と大規模計算を融合するデータサイエンスを研究テーマとしています. 現在,合金材料の凝固組織を決定する樹枝状デンドライト結晶の成長過程を対象に,phase-field法とデータ同化を用いた研究に取り組んでいます.

With the goal of achieving digital transformation of materials through accurate prediction of their microstructures, I study data science that integrates experiments and high-performance simulations. I am currently working on research using the phase-field method and data assimilation, focusing on the dendritic growth process that governs the solidification microstructures of metallic alloys.

ハイライト(更新予定)

Highlights (updates planned)

  • 凝固中に液相内を運動する等軸デンドライトを対象に,データ同化システムを構築しました.実際の実験結果の代わりに数値計算結果を観測データとして用いて(双子実験),デンドライト形態の時系列データから液相の動粘性係数ν などの物性値を推定できることを確認し,ハイパーパラメータの推定精度への影響を評価しました.
  • We developed a data assimilation system for equiaxed dendrites moving within the liquid phase during solidification. Using numerical simulation outputs as observation data in lieu of experimental measurements (twin experiments), we confirmed that material properties such as kinematic viscosity ν can be estimated from time-series morphological data.
  • 柱状デンドライト成長を対象に,双子実験を通してデータ同化システムを詳細に評価し,複数の物性値と結晶方位を同時推定できることを確認しました.計算負荷が大きくなる(N = 128のphase-field計算を同時に実行)ため,計算コスト低減方法を検討し,またボクセルデータおよび低解像度データを用いたデータ同化を検討しました.
  • Focusing on columnar dendrites that typically grow from casting walls, we conducted a detailed evaluation of the data assimilation system through twin experiments. Because the computational burden is substantial (requiring N = 128 phase-field simulations), we investigated strategies for cost reduction and explored data assimilation using voxel data and low-resolution data.

研究業績

Publications

学術論文

Journal Articles

  1. A. Yamamura, H. Yasuda, T. Takaki
    Revealing interfacial anisotropy effects on dendritic growth in zinc alloys: a phase-field study
    Materials & Design 264 (2026) 115840.
    [graphical abstract]
  2. A. Yamamura, S. Sakane, H. Yasuda, T. Takaki
    Efficient parameter estimation from a planar interface in directional solidification via AMR-accelerated phase-field data assimilation
    Journal of Materials Research and Technology 39 (2025) 4226-4233.
  3. A. Yamamura, S. Sakane, H. Yasuda, T. Takaki
    AMR-accelerated phase-field data assimilation for dendrite solidification
    IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1335(1) (2025) 012012.
  4. A. Maruhashi, A. Yamamura, S. Sakane, T. Takaki
    Particle filter-based phase-field data assimilation for estimating material parameters in solidification
    IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1335(1) (2025) 012015.
  5. H. Yano, A. Yamamura, S. Sakane, T. Takaki
    Estimation of interface properties from dendrite images using systematic phase-field simulations and convolutional neural network
    IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1335(1) (2025) 012014.
  6. 山村 彩乃,安田 秀幸,高木 知弘
    亜鉛合金の界面異方性が凝固形態に及ぼす影響評価とその推定に向けたデータ同化構築
    鉄と鋼 111(6) (2025) 326-335.
    (「鉄と鋼」から相互転載→ )A. Yamamura, H. Yasuda, T. Takaki
    Effects of Interface Anisotropy on the Solidification Morphology of Zinc Alloys and Development of Data Assimilation for Their Estimation
    ISIJ International 65(5) (2025) 695-703.
    [graphical abstract]
  7. A. Yamamura, H. Yasuda, T. Takaki
    Effects of Interface Anisotropy on the Solidification Morphology of Zinc Alloys and Development of Data Assimilation for Their Estimation
    ISIJ International 65(5) (2025) 695-703.
    [graphical abstract]
  8. A. Yamamura, S. Sakane, M. Ohno, H. Yasuda, T. Takaki
    Twin experiments and detailed investigation of data assimilation system for columnar dendrite growth in thin film
    Acta Materialia 281 (2024) 120356.
    [graphical abstract]
  9. A. Yamamura, S. Sakane, M. Ohno, H. Yasuda, T. Takaki
    Development of a data assimilation system for the investigation of the dendrite solidification process by integrating in situ X-ray imaging and phase-field simulation
    IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1281(1) (2023) 012049.
  10. A. Yamamura, S. Sakane, M. Ohno, H. Yasuda, T. Takaki
    Data assimilation for dendritic solidification with melt convection: phase-field lattice Boltzmann study
    IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1274(1) (2023) 012044.
  11. A. Yamamura, S. Sakane, M. Ohno, H. Yasuda, T. Takaki
    Data assimilation with phase-field lattice Boltzmann method for dendrite growth with liquid flow and solid motion
    Computational Materials Science 215 (2022) 111776.
    [graphical abstract]

受賞

Awards

  1. 京都工芸繊維大学学長表彰(研究業績優秀者),2026年3月.
  2. Kyoto Institute of Technology President’s Award (Outstanding Research Achievement), 3/2026.
  3. 日本金属学会2023年秋期講演⼤会 第41回優秀ポスター賞,2023年9月.
  4. The JIMM's Annual Autumn Meeting 2023, the 31st Best Poster Award, 9/2023.
  5. 日本機械学会三浦賞,2023年3月.
  6. JSME Miura Award, 3/2023.
  7. 日本鉄鋼協会 第185回春季講演大会 学生ポスターセッション 努力賞,2023年3月.
  8. The 185th ISIJ Meeting, Student Poster Award, 3/2023.
  9. 日本鉄鋼協会 第184回秋季講演大会 学生ポスターセッション 努力賞,2022年9月.
  10. The 184th ISIJ Meeting, Student Poster Award, 9/2022.
  11. 京都工芸繊維大学学長表彰(学術研究活動),2022年3月.
  12. Kyoto Institute of Technology President’s Award (Academic Research Activities), 3/2022.
  13. 日本材料学会関西支部第16回若手シンポジウム 優秀発表支部長賞,2021年12月.
  14. The 16th JSMS Kansai Branch Young Researchers Symposium, President Presentation Awards, 12/2021.

国際会議

International Conferences

  1. A. Yamamura, S. Sakane, H. Yasuda, T. Takaki
    Data Assimilation Integrating Phase-field Simulations and X-ray Imaging for Accurate Prediction of Dendrite Growth Morphology
    TMS 2026 Annual Meeting & Exhibition (TMS2026), San Diego, California, USA, March, 2026. (Oral presentation)
  2. A. Yamamura, S. Sakane, H. Yasuda, T. Takaki
    AMR-accelerated phase-field data assimilation for dendrite solidification
    The 7th International Conference on Advances in Solidification Processes (ICASP-7), Madrid, Spain, June, 2025. (Poster presentation)
  3. A. Yamamura, S. Sakane, H. Yasuda, T. Takaki
    Phase-field data assimilation for columnar-dendrite growth during alloy solidification
    The 11th International Conference on Multiscale Materials Modeling (MMM11), Prague, Czech Republic, September, 2024. (Poster presentation)
  4. A. Yamamura, S. Sakane, H. Yasuda, T. Takaki
    Dendrite growth data assimilation by combining phase-field simulation and X-ray imaging
    9th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS2024), Lisboa, Portugal, June, 2024. (Oral presentation)
  5. A. Yamamura, S. Sakane, M. Ohno, H. Yasuda, T. Takaki
    Data Assimilation for Precise Evaluation of Columnar Dendrite Growth Via Phase-Field Method–X-Ray Tomography Integration
    The 5th International Symposium on Phase-Field Modelling in Materials Science (PF24), Hangzhou, China, May, 2024. (Poster presentation)
  6. A. Yamamura, S. Sakane, H. Yasuda, T. Takaki
    Integration of X-ray Imaging and Phase-field Simulations for High-quality Evaluation of Solidification Microstructure Evolution
    TMS 2024 Annual Meeting & Exhibition (TMS2024), Orlando, USA, March, 2024. (Oral presentation)
  7. A. Yamamura, S. Sakane, M. Ohno, H. Yasuda, T. Takaki
    Data assimilation integrating phase-field simulations and X-ray imaging for highly accurate prediction of columnar dendritic growth
    The 11th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM11), Jeju, Korea, November 19-23, 2023. (Poster presentation)
  8. A. Yamamura, S. Sakane, T. Takaki, H. Yasuda
    Predicting interface anisotropy of Zn-Al alloy through data assimilation coupled with phase-field simulationd and X-ray imaging
    The 13th International Conference on Zinc & Zinc Alloy Coated Steel Sheet (Galvatech 2023), COEX, Seoul, korea, October, 2023. (Poster presentation)
  9. A. Yamamura, S. Sakane, M. Ohno, H. Yasuda, T. Takaki
    Development of a data assimilation system for the investigation of the dendrite solidification process by integrating in situ X-ray imaging and phase-field simulation
    Modelling of Casting, Welding and Advanced Solidification Processes (MCWASP XVI), Banff, Canada, June, 2023. (Poster presentation)
  10. A. Yamamura, S. Sakane, M. Ohno, H. Yasuda, T. Takaki
    Development of a Data Assimilation System that Integrates Phase-field Simulation and In-situ X-ray Imaging in Dendrite Growth
    TMS 2023 Annual Meeting & Exhibition (TMS2023), San Diego, California, USA, March, 2023. (Poster presentation)
  11. A. Yamamura, S. Sakane, T. Takaki
    Development of data assimilation system with phase-field simulation for 3D columnar dendrite growth
    The 10th International Conference on Multiscale Materials Modeling (MMM10), Baltimore, USA, October, 2022. (Poster presentation)
  12. A. Yamamura, S. Sakane, T. Takaki
    Data assimilation system for dendritic solidification with melt convection using the phase-field lattice Boltzmann method
    15th World Congress on Computational Mechanics (WCCM-XV), 8th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM-VIII), Online, July 2022. (on demand)
  13. A. Yamamura, S. Sakane, M. Ohno, H. Yasuda, T. Takaki
    Data assimilation for dendritic solidification with melt convection: Phase-field lattice Boltzmann study
    6th International Conference on Advances in Solidification Processes (ICASP-6), Le Bischenberg, France, June 2022. (Poster presentation)
  14. A. Yamamura, S. Sakane, M. Ohno, T. Takaki
    Development of a twin experiment-validated data assimilation system for dendrite growth with melt convection using phase-field lattice Boltzmann method
    TMS 2021 Annual Meeting & Exhibition (TMS2022), Online, March 2022. (Poster presentation)
  15. A. Yamamura, S. Sakane, T. Takaki
    Data-assimilation twin experiments during settling of an isolated equiaxed dendrite
    The Austrian Society for Metallurgy and Materials (EUROMAT 2021), Online, September, 2021. (Poster presentation)

国内会議

Domestic Conferences

  1. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,安田 秀幸,高木 知弘
    凝固組織高精度予測に向けたphase-field計算とX線その場観察を融合するデータ同化開発
    日本機械学会 第38回計算力学講演会(CMD2025),信州大学工学部,2025年9月.(口頭発表)
  2. 〇山村 彩乃,安田 秀幸,高木 知弘
    亜鉛合金の界面異方性の検討とその推定に向けたデータ同化構築
    日本鉄鋼協会第190回秋季講演大会,北海道大学札幌キャンパス,2025年9月.(口頭発表)
  3. 〇山村 彩乃,安田 秀幸,高木 知弘
    X線透過像からの凝固組織再構成と物性値推定に向けたデータ同化の検討
    日本鉄鋼協会第190回秋季講演大会,北海道大学札幌キャンパス,2025年9月.(口頭発表)
  4. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,高木 知弘
    材料組織の高精度予測に向けたphase-fieldデータ同化による物性値推定
    日本材料学会第74期学術講演会,日本大学工学部,2025年5月.(口頭発表)
  5. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,安田 秀幸,高木 知弘
    データ同化における凝固形態変化の物性値推定挙動への影響
    日本鉄鋼協会第189回春季講演大会,東京都立大学 南大沢キャンパス,2025年3月.(口頭発表)
  6. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,安田 秀幸,高木 知弘
    デンドライト成長問題に対するphase-field法を用いたデータ同化
    日本機械学会 第36回計算力学講演会(CMD2023),豊橋商工会議所,2023年10月.(口頭発表)
  7. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,安田 秀幸,高木 知弘
    デンドライト成長の高精度予測に向けたX線観察とphase-field計算を融合するデータ同化の開発
    日本金属学会2023年秋期(第173回)講演大会,富山大学五福キャンパス,2023年9月.(ポスター発表)
  8. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,大野 宗一,安田 秀幸,高木 知弘
    柱状デンドライト成⻑を対象としたPF計算とX線観察の融合のための固相率を用いるデータ同化
    第28回計算工学講演会,つくば国際会議場,2023年5月.(口頭発表)
  9. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,高木 知弘
    柱状デンドライト成長に対するPF計算とX線観察を融合するデータ同化の開発
    日本鉄鋼協会第185回春季講演大会,東京大学 駒場Ⅰキャンパス,2023年3月.(ポスター発表)
  10. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,高木 知弘
    3次元柱状デンドライト成長に対するphase-field法を用いたデータ同化システムの構築
    日本機械学会 第35回計算力学講演会(CMD2022),鹿児島大学 (オンライン開催),2022年11月.(口頭発表)
  11. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,高木 知弘
    液相流動と固相運動を伴うデンドライト凝固に対するデータ同化
    日本鉄鋼協会第184回秋季講演大会,福岡工業大学,2022年9月.(ポスター発表)
  12. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,高木 知弘
    液相流動と固相運動を伴う二元合金凝固現象を対象としたデータ同化システムの構築と双子実験
    日本金属学会 2022年春季講演大会,オンライン開催,2022年3月.(ポスター発表)
  13. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,高木 知弘
    凝固組織の高精度予測に向けた計算と実験の融合手法の検討
    日本材料学会関西支部 第16回若手シンポジウム,オンライン開催,2021年12月.(口頭発表)
  14. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,高木 知弘
    Phase-field格子ボルツマン法を用いた液相流動を伴う凝固現象のデータ同化システム構築と双子実験
    日本材料学会 材料シンポジウム 若手学生研究発表会,オンライン開催,2021年10月.(ポスター発表)
  15. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,高木 知弘
    Phase-field格子ボルツマン法による液相流動を伴う二元合金凝固問題に対するデータ同化システムの構築と双子実験
    日本鉄鋼協会 第182回秋季講演大会,オンライン開催,2021年9月.(ポスター発表)
  16. 〇山村 彩乃,坂根 慎治,高木 知弘
    等軸晶の高精度予測に向けたphase-field格子ボルツマン法によるデータ同化システム開発
    日本機械学会関西支部 関西学生会2020年度学生員卒業研究発表講演会,オンライン開催,2021年3月.(口頭発表)